CN112638147A - 自动转向系统及收获机、自动转向方法、自动转向程序、记录介质 - Google Patents

自动转向系统及收获机、自动转向方法、自动转向程序、记录介质 Download PDF

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Abstract

一种自动转向系统，该自动转向系统用于田地作业车，该田地作业车通过自动行驶从进入起点行驶路径(Ln)经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径(Lm)，该自动转向系统具备：初期转弯路径计算部，其计算跟在沿着进入起点行驶路径(Ln)的行驶之后的初期转弯行驶所用的初期转弯路径(C1)；后期转弯路径计算部，其计算跟在沿着初期转弯路径的行驶之后的后期转弯行驶所用的后期转弯路径(C2)；进入路径计算部，其计算将后期转弯路径(C2)与进入目标行驶路径(Lm)相连的进入路径(Lin)；初期转弯路径(C1)的转弯半径(R)被设定为比后期转弯路径(C2)的转弯半径大。

Description

自动转向系统及收获机、自动转向方法、自动转向程序、记录 介质
技术领域
本发明涉及自动转向系统及收获机、自动转向方法、自动转向程序、记录介质。
背景技术
〔1〕
以往，有通过自动行驶从进入起点行驶路径经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径的田地作业车所用的自动转向系统。
自动行驶作业车进行自动转向以沿着覆盖作业地的线状的行驶路径。依次重复进行从进入起点行驶路径经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径的动作。通过转弯行驶来进行由于进入起点行驶路径的方向与进入目标行驶路径的方向不同而需要的机体的方向转换。
专利文献1的联合收割机通过以利用方向转换行驶(U形转弯行驶)将多个被设定为平行线的行驶路径依次连接的方式行驶，来进行未作业区域的作业。用于方向转换行驶的路径为以邻接的行驶路径的间隔为直径的圆弧(参照专利文献1的图1)。而且，在中间隔着一条行驶路径而从进入起点行驶路径经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径的情况下，(参照专利文献1的图8)，将具有比路径间隔大的直径的圆弧用作转弯行驶的路径。用于机体方向转换的转弯行驶都用到了由一个圆弧表示的路径。
在专利文献2的联合收割机中，作为用于机体方向转换的转弯行驶所用的路径，使用了由具有相同半径的两个圆弧与将该圆弧连结的直线构成的路径(参照专利文献2的图9、图12、图15)。
〔2〕
以往，有一边使收获宽度的端部重叠一边沿设定在田地内的行驶路径进行自动行驶的收获机。
在专利文献3中公开了一种作业车，其在包含基于作业地的大小、作业宽度与重叠值(重叠设定宽度)生成的多个直线路的行驶路径上进行自动行驶。在以包含规定重叠值的作业宽度生成覆盖作业地的行驶路径时，在产生宽度小于收获宽度的未作业区域的情况下，通过扩大规定重叠值来生成避免最后留下宽度小于作业宽度的未作业区域的行驶路径。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017－055673号公报
专利文献2:日本特开2018－068284号公报
专利文献3:日本特开2017－134527号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
〔1〕背景技术〔1〕所对应的技术问题如下。
在联合收割机那样的田地作业车中，从最小转弯半径与行驶作业宽度的关系来看，难以以一个圆弧路径进行将邻接的两个平行的行驶路径连接的转弯行驶，因此进行在进入起点行驶路径与进入目标行驶路径之间隔着一条以上的行驶路径的转弯行驶。在这样的转弯行驶中，使用专利文献2所示的那种由两个圆弧和将该圆弧连结的直线构成的转弯路径。然而，在使用两个圆弧的转弯行驶中，为了减小进入起点行驶路径与进入目标行驶路径之间的距离，需要采用使用小半径圆弧的转弯路径，但是沿着这样的转弯路径的转弯行驶会产生破坏地面的问题。因此，期望一种用于以尽可能紧凑且不破坏地面的方式进行使用两个圆弧的转弯行驶的适当的自动转向方法。
〔2〕背景技术〔2〕所对应的技术问题如下。
在专利文献3的作业车中，通过调整重叠值，能够以设定于未作业区域内的行驶路径在未作业区域内进行作业。由于搭载于该作业车的行驶路径制作算法中的重叠值是可变的，因此作业车实质上能够以各种作业宽度的行驶路径进行作业行驶。然而，由于在自动行驶中的转向控制中并不考虑重叠值的不同，因此无论是以较小的重叠值生成的行驶路径，还是以较大的重叠值生成的行驶路径，都进行相同的转向控制。
本发明的目的在于提供一种收获机，其在沿以不同的重叠值生成的行驶路径进行自动行驶时，考虑重叠值的不同来进行控制。
用于解决技术问题的手段
〔1〕技术问题〔1〕所对应的解决手段如下。
本发明为一种自动转向系统，该自动转向系统用于田地作业车，该田地作业车通过自动行驶从进入起点行驶路径经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径，其中，该系统具备：初期转弯路径计算部，其计算跟在沿着所述进入起点行驶路径的行驶之后的初期转弯行驶所用的初期转弯路径；后期转弯路径计算部，其计算跟在沿着所述初期转弯路径的行驶之后的后期转弯行驶所用的后期转弯路径；进入路径计算部，其计算将所述后期转弯路径与所述进入目标行驶路径相连的进入路径；所述初期转弯路径的转弯半径被设定为比所述后期转弯路径的转弯半径大。
田地作业车在用于机体方向转换的转弯行驶时会破坏不少田地。特别是，在从直行行驶移至转弯行驶时有破坏田地的趋势。本发明的结构一方面是意图增大从直行行驶移至转弯行驶时使用的初期转弯路径的转弯半径，从而抑制从直行行驶移至转弯行驶时的田地的破坏。具体而言，初期转弯路径的转弯半径被设定为比向进入目标行驶路径进入时使用的后期转弯路径的转弯半径大。另一方面是意图减小后期转弯路径的转弯半径，从而能够实现进入起点行驶路径与进入目标行驶路径的间隔较小的紧凑的转弯行驶。具体而言，后期转弯路径的转弯半径被设定为比初期转弯路径的转弯半径大。
若将进入起点行驶路径与初期转弯路径直接连接，则在沿着初期转弯路径的初期转弯行驶时，由车轮或者履带构成的行驶装置有可能辗轧即将在沿着进入目标行驶路径的行驶中接受作业的预定的农作物。为了避免这种情况，需要使行驶装置在进入起点行驶路径的延长上行驶，直到完全离开进入起点行驶路径为止。因此，在本发明的一个优选实施方式中，在所述初期转弯路径的起始端侧，计算用于避免所述田地作业车在转弯时辗轧农作物的、沿所述进入起点行驶路径的延伸方向延伸的预备路径。
在本发明的一个优选实施方式中，所述后期转弯路径为圆弧，所述初期转弯路径计算部将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述后期转弯路径的切线相切的圆的圆弧而计算出。在该结构中，通过用圆弧来表现转弯路径，有如下优点：不仅使计算转弯路径时的运算变得容易，还会使从进入起点行驶路径向初期转弯路径的转移路径以及从初期转弯路径向后期转弯路径的转移路径成为适合于自动转向的平滑且连续的线。此时，如果后期转弯路径的切线是与进入目标行驶路径正交的切线，则初期转弯路径以及后期转弯路径成为90度圆弧，因此较为优选。注意，也可以是后期转弯路径与初期转弯路径直接相接那样的方式。
在本发明的另一个优选实施方式中，所述后期转弯路径为圆弧，在所述初期转弯路径的后端侧，计算与所述后期转弯路径相连的直线状的中间路径，所述初期转弯路径计算部将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述中间路径相切的圆的圆弧而计算出。在该结构中，也是用圆弧表现转弯路径，从进入起点行驶路径向初期转弯路径的转移、从初期转弯路径向中间路径的转移以及从中间路径向后期转弯路径的转移以相对于圆弧的切线的方式进行，因此可获得变得顺畅的优点。由于成为转向目标的初期转弯路径以及后期转弯路径由圆弧形成，因此可实现实际的田地作业车的转弯半径与实质上所意图的转弯半径一致的转向控制。
〔2〕技术问题〔2〕所对应的解决手段如下。
本发明的收获机一边使收获宽度的端部重叠一边沿设定在田地内的行驶路径进行自动行驶，该收获机具备：收获行驶方式选择部，其选择收获行驶方式；重叠值设定部，其设定所述重叠的重叠值；行驶路径计算部，其根据所述收获行驶方式，以按照根据所述收获宽度和所述重叠值确定的路径间隔覆盖作业对象区域的方式，计算所述行驶路径；本车位置计算部，其计算本车位置；控制指令生成部，其基于所述行驶路径与所述本车位置之间的偏差以及所述重叠值生成控制指令；自动行驶控制部，其基于所述控制指令进行转向控制。
在联合收割机等收获机的情况下，根据田地的形状、大小、收获物的种类和状态、收获装置的作业行驶宽度、驾驶员和农户的意向等，确定收获行驶中的行驶路径的布局(行驶模式)、收获宽度、收获速度、控制参数等。该行驶模式、收获宽度、收获速度、控制参数等不同的方式下的各种行驶在这里被通称为收获行驶方式。在本发明的上述结构的收获机中，若设定了根据收获行驶方式计算出的行驶路径中的重叠值，则基于该重叠值以及行驶路径与本车位置之间的偏差生成控制指令，因此能够对重叠值不同的行驶路径执行不同的转向控制。其结果，能够通过使用更适当的转向控制的自动行驶进行收获作业。
在本发明的一个优选实施方式中，所述重叠值设定部根据所述收获行驶方式改变所述重叠值。在该结构中，能够设定对于所选择的收获行驶方式来说最佳的重叠值，并以该重叠值进行自动行驶。
在本发明的一个优选实施方式中，使所述偏差无效的偏差不灵敏区的宽度以与所述重叠值的增大对应地扩大的方式改变。如果重叠值变大，则由于自动行驶控制的不稳定而产生收获残留区域(收获作业遗漏区域)的可能性降低。另外，如果增大偏差不灵敏区的宽度，则在微量偏差下不进行转向修正，所以控制灵敏度不敏感，但因此可避免在由于微量偏差而进行转向修正的情况下引起的机体细微摆动的问题。在该结构中，在重叠值较大的情况下，扩大偏差不灵敏区的宽度，抑制机体的细微摆动。
作为一边进行行驶一边收获田地的农作物的收获机行驶模式，熟知如下模式：通过U形转弯将多个平行的行驶路径连接而行驶的往复行驶模式；沿作业对象区域的外缘以漩涡状朝向内侧行驶的漩涡行驶模式。在往复行驶模式中，利用U形转弯行驶将从多个平行的行驶路径组依次选择的行驶路径相连。在漩涡行驶模式路径中，通过被称作阿尔法转弯的伴有后退的转弯行驶将与多边形形状的作业对象区域的各边平行的行驶路径依次相连。此时，在转弯行驶的最后，若本车位置距成为接下来进入的目标的行驶路径的偏差(偏移)较大，则将会产生不能进行收获作业的区域。为了避免这种情况，需要暂时中止该进入行驶，进行后退，并重新进行进入行驶。但是，如果重叠值变大，则本车位置的偏差的允许范围变大，因此能够缓和该进入行驶重新进行条件。因此，在本发明的一个优选实施方式中，具备进入偏差计算部，该进入偏差计算部计算进入目标行驶路径与所述本车位置之间的进入偏差，该进入目标行驶路径是将要通过转弯行驶而进入的所述行驶路径，所述控制指令中包含在所述进入偏差超过禁止偏差的情况下中止向所述进入目标行驶路径进入的进入中止指令，所述禁止偏差根据所述重叠值而改变。
附图说明
图1是表示第一实施方式的图(以下到图11为止相同)，是作为田地作业车的一个例子的全喂入型的联合收割机的侧视图。
图2是表示联合收割机的环绕收割行驶的说明图。
图3是表示重复进行以U形转弯相连的往复行驶的行驶模式的说明图。
图4是表示由U形转弯路径与直行行驶路径构成的行驶路径的计算的基本原理的说明图。
图5是表示使用了阿尔法转弯的漩涡行驶模式的说明图。
图6是说明使用手动行驶与自动行驶进行的联合收割机的收获作业的流程的说明图。
图7是表示进入起点行驶路径、初期转弯路径、后期转弯路径、进入路径、进入目标行驶路径各自的关系的说明图。
图8是表示进入起点行驶路径、初期转弯路径、中间路径，后期转弯路径、进入路径、进入目标行驶路径各自的关系的说明图。
图9是表示进入起点行驶路径、预备路径、初期转弯路径、后期转弯路径、进入路径、进入目标行驶路径各自的关系的说明图。
图10是表示进入起点行驶路径、预备路径、初期转弯路径、中间路径、后期转弯路径、进入路径、进入目标行驶路径各自的关系的说明图。
图11是表示联合收割机的控制系统的构成的功能框图。
图12是表示第二实施方式的图(以下到图23为止相同)，是作为收获机的一个例子的全喂入型的联合收割机的侧视图。
图13是表示联合收割机的环绕收割行驶的说明图。
图14是表示重复进行以U形转弯相连的往复行驶的行驶模式的说明图。
图15是表示以漩涡状朝向中心行驶的行驶模式的说明图。
图16是说明使用了折返的往复行驶模式下的行驶路径的计算的说明图。
图17是说明使用了普通U形转弯的往复行驶模式下的行驶路径的计算的说明图。
图18是说明漩涡行驶模式下的行驶路径的计算的说明图。
图19是说明使用手动行驶与自动行驶进行的联合收割机的收获作业的流程的说明图。
图20是表示收获宽度、重叠值、路径间隔的关系的说明图。
图21是表示重叠值的增减与偏差不灵敏区宽度的关系的说明图。
图22是表示重叠值的增减与进入行驶时的极限角度的关系的说明图。
图23是表示联合收割机的控制系统的构成的功能框图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
首先，参照图1～图11对第一实施方式进行说明。
接下来，作为采用了本发明的自动转向系统的可自动行驶的田地作业车的一个例子，列举全喂入型的联合收割机来进行说明。注意，在本说明书中，只要未特别说明，“前”(图1所示的箭头F的方向)的意思是机体前后方向(行驶方向)上的前方，“后”(图1所示的箭头B的方向)的意思是机体前后方向(行驶方向)上的后方。另外，左右方向或者横向的意思是与机体前后方向正交的机体横截方向(机体宽度方向)。“上”(图1所示的箭头U的方向)以及“下”(图1所示的箭头D的方向)为机体10的铅垂方向(垂直方向)上的位置关系，示出离地高度的关系。
如图1所示，该联合收割机具备机体10、履带式的行驶装置11、驾驶部12、脱粒装置13、谷粒箱14、收获部15、输送装置16、谷粒排出装置18、本车位置检测模块80。
行驶装置11配备于机体10的下部。联合收割机构成为能够通过行驶装置11自行行驶。驾驶部12、脱粒装置13、谷粒箱14配备于行驶装置11的上侧，构成了机体10的上部。驾驶联合收割机的驾驶员以及监视联合收割机的作业的监视员能够搭乘于驾驶部12。注意，监视员也可以从联合收割机的机外监视联合收割机的作业。
谷粒排出装置18设于比谷粒箱14靠上侧的位置。另外，本车位置检测模块80安装于驾驶部12的上表面。
收获部15在联合收割机中配备于前部。而且，输送装置16设于收获部15的后侧。另外，收获部15具有切断机构15a以及卷筒15b。切断机构15a割取田地的植立谷秆。另外，卷筒15b一边进行旋转驱动一边耙拢收获对象的植立谷秆。通过该结构，收获部15收获田地的谷物(农作物的一种)。而且，联合收割机能够进行作业行驶：一边通过收获部15收获田地的谷物，一边通过行驶装置11进行行驶。
由切断机构15a割取的割取谷秆被输送装置16向脱粒装置13输送。在脱粒装置13中，割取谷秆被进行脱粒处理。通过脱粒处理获得的谷粒被存储于谷粒箱14。存储于谷粒箱14的谷粒根据需要由谷粒排出装置18向机外排出。
另外，在驾驶部12配置有通用终端4。在本实施方式中，通用终端4固定于驾驶部12。然而，本发明并不限定于此，通用终端4也可以构成为能够相对于驾驶部12装卸，通用终端4还可以被带出到联合收割机的机外。
如图2所示，该联合收割机在田地中沿所设定的行驶路径进行自动行驶。为此，需要本车位置的信息。本车位置检测模块80包含卫星定位单元81与惯性导航单元82。卫星定位单元81接收作为从人工卫星GS发送来的位置信息的GNSS(global navigationsatellite system：全球导航卫星系统)信号(包含GPS信号)，并输出用于计算本车位置的定位数据。惯性导航单元82组装有陀螺仪加速度传感器及磁方位传感器，输出表示瞬间的行驶方向的位置矢量。惯性导航单元82用于补充卫星定位单元81的本车位置计算。惯性导航单元82也可以配置于与卫星定位单元81不同的场所。
通过该联合收割机在田地中进行收获作业的情况下的顺序如以下所说明。
首先，驾驶员兼监视员以手动方式操作联合收割机，如图2所示，在田地内的外周部分一边沿田地的分界线进行环绕收割行驶一边进行收获。通过环绕收割行驶成为己收割区域(已作业区域)的区域被设定为外周区域SA。而且，在外周区域SA的内侧仍作为未收割地(未作业地)而残留下来的内部区域是未作业区域CA，被设定为今后的作业对象区域。在该实施方式中，以未作业区域CA成为四边形的方式进行环绕收割行驶。当然，也可以采用三角形、五边形的未作业区域CA。
另外，此时，为了以某种程度宽阔地确保外周区域SA的宽度，驾驶员使联合收割机行驶2～3周。该行驶中，联合收割机每行驶1周，外周区域SA的宽度就扩大联合收割机的作业宽度大小。若该2～3周的行驶结束，则外周区域SA的宽度为联合收割机的作业宽度的2～3倍左右的宽度。注意，环绕收割并不局限于2～3周，也可以是1周，还可以是4周以上。
当在作为作业对象区域的未作业区域CA中进收获行驶行时，外周区域SA被用作联合收割机进行方向转换所用的空间。另外，在暂时结束收获行驶并向谷粒的排出场所移动时、或者在向燃料的补给场所移动时等，外周区域SA也被用作移动用的空间。
注意，图2所示的运输车CV能够收集并运输从联合收割机的谷粒排出装置18排出的谷粒。在排出谷粒时，联合收割机在移动到运输车CV的附近之后，利用谷粒排出装置18将谷粒向运输车CV排出。
若制作了表示未作业区域CA的形状的内侧地图数据，则通过自动行驶和转弯行驶来割取未作业区域CA的种植谷秆，自动行驶是沿着基于该内侧地图数据计算的线状(直线或曲线)的行驶路径的行驶，转弯行驶是用于从一个行驶路径(转弯起点行驶路径)移至接下来的行驶路径(转弯目标行驶路径)的行驶。作为对未作业区域CA进行作业行驶(收获行驶)时所使用的行驶模式，示出了图3所示的往复行驶模式。在该往复行驶模式下，联合收割机以利用作为一种转弯行驶路径的U形转弯行驶路径将与未作业区域CA的一边平行的两个行驶路径连接的方式行驶。
为了使用往复行驶模式在未作业区域CA中进行自动行驶而使用的行驶路径(由U形转弯路径与直行行驶路径构成)是基于内侧地图数据以如下方式计算的。如图4所示，根据内侧地图数据规定由第一边S1、第二边S2、第三边S3、第四边S4构成的四边形的未作业区域CA。第一边S1是该未作业区域CA的长边，该第一边S1被选作基准边S1。计算与该基准边S1平行且在与基准边S1相距作业宽度(割取宽度)的一半的内侧位置通过的线，将该线作为初期基准线L1。该初期基准线L1与最初行驶的行驶路径对应。注意，在采用首先对未作业区域CA进行中间分割的收获行驶的情况下，作为初期基准线L1，计算与基准边S1平行且在进一步远离基准边S1的距离(作业宽度的一半+作业宽度的整数倍)处通过的线作为初期基准线L1。
为了确保联合收割机从进入起点行驶路径向进入目标行驶路径进行180度的转弯行驶所需的空间，与初期基准线L1平行地以作业宽度的多倍(在图4中是3倍)的间隔计算经由转弯行驶与初期基准线L1相连的接下来的基准线L2。以相同的方法计算出接下来的基准线L3。如此，考虑转弯行驶所需的空间，依次计算出基准线。这些基准线L1、L2、L3……与直行行驶用的行驶路径(进入起点行驶路径以及进入目标行驶路径)对应。在图4中，未作业区域CA的形状为四边形，但即使其是三角形、五边形等其他多边形，只要选择基准边S1，就能够通过相同的方法依次计算行驶路径。
注意，作为行驶模式，此外还有漩涡行驶模式。在漩涡行驶模式下，如图5所示，联合收割机以与未作业区域CA的外形相似的绕圈行驶轨迹朝向中心如漩涡那样行驶。此时，作为各角部区域所需的转弯行驶，采用使用了直行、后退转弯与前进转弯的被称作阿尔法转弯的转弯行驶。
在实际的田地的收获作业中，如图6所示，混合存在往复行驶模式与漩涡行驶模式的情况并不少见。在图6的例子中，若联合收割机进入了田地(#a)，则通过手动转向进行环绕收割行驶，在田地的最外周侧形成作为已作业区域的外周区域SA(#b)。如果通过该环绕收割行驶形成的外周区域SA达到了联合收割机能够进行阿尔法转弯的大小，则对未作业区域CA设定漩涡行驶模式，进行漩涡行驶(#c)。在该漩涡行驶中，至少直行能够通过自动转向来进行自动行驶。漩涡行驶进行至未作业区域CA达到能够进行往复行驶模式中的转弯行驶(普通U形转弯、折返转弯)的大小为止(#d)。接下来，对于未作业区域CA，设定以往复行驶模式覆盖未作业区域CA的行驶路径(#e)。通过沿设定好的行驶路径实施往复行驶，完成田地的收获作业(#f)。
从进入起点行驶路径Ln进入进入目标行驶路径Lm时所使用的转弯路径如图7至图10所例示。在图7至图10中，进入起点行驶路径由Ln表示，进入目标行驶路径由Lm表示。进入起点行驶路径Ln与进入目标行驶路径Lm的间隔(路径间隔)由D表示。转弯路径具有跟在沿着进入起点行驶路径Ln的行驶之后的初期转弯行驶所用的初期转弯路径C1、跟在沿着初期转弯路径C1的行驶之后的后期转弯行驶所用的后期转弯路径C2和将后期转弯路径C2与进入目标行驶路径Lm相连的进入路径Lin。进入路径Lin可以是进入目标行驶路径Lm的延长路径。在图8及图10的例子中，在初期转弯路径C1的后端侧夹有与后期转弯路径C2相连的直线状的中间路径Lmid。在这里例示的转弯路径中，中间路径Lmid是与初期转弯路径C1及后期转弯路径C2相切的切线。初期转弯路径C1是90度圆弧。在图9及图10的例子中，在初期转弯路径C1与进入起点行驶路径Ln的终止端之间夹有预备路径Lad。预备路径Lad也可以视为沿进入起点行驶路径Ln的延伸方向延伸的延长线。在图7至图10所例示的转弯路径中，重要的是形成初期转弯路径C1的圆弧的半径R被设定为大于形成后期转弯路径C2的圆弧的半径r。关于初期转弯路径C1的转弯半径R，可以考虑形成后期转弯路径C2的圆弧的半径r而预先确定最小值及最大值，该最小值及最大值为大于r的值，在该最小值与最大值的范围内选择初期转弯路径C1的转弯半径R。而且，也可以将可利用的转弯半径R是比r大的值作为条件而预先设定。
进入路径Lin是进入目标行驶路径Lm的延长线，用于向进入目标行驶路径Lm进入的转弯行驶所使用的后期转弯路径C2是与该进入路径Lin相切的半径r的圆弧。半径r是基于联合收割机的转弯半径而预先确定的。在相比于对田地的破坏，更优先于减小转弯空间的情况下，采用联合收割机的最小转弯半径，在相比于转弯空间，更优先于不破坏田地的情况下，采用比最小转弯半径大的标准转弯半径。
计算进入路径Lin的长度，以使沿后期转弯路径C2转弯行驶过来的联合收割机能够可靠地捕捉到进入目标行驶路径Lm，高精度地进入到进入目标行驶路径Lm，无收割残留地进入收获行驶。该进入路径Lin的最小必要长度可根据联合收割机规格(收获宽度、转弯性能)及田地特性(打滑难易度、凹凸的水平)、转弯行驶可用的空间来计算。
在图7的例子中，初期转弯路径C1直接连结于后期转弯路径C2和进入起点行驶路径Ln。换言之，初期转弯路径C1是与后期转弯路径C2和进入起点行驶路径Ln相切的圆的90度圆弧。在这样的情形下，需要前提条件。该前提条件是：路径间隔相对较短；以及，即使在进入起点行驶路径Ln的收获行驶后立即进入转弯行驶，转弯侧的行驶装置11也不会辗轧未收割区域的种植谷秆。
如果在进入起点行驶路径Ln的收获行驶后立即进入转弯行驶会导致转弯侧的行驶装置11辗轧未收割区域的种植谷秆，则如图9、图10所示，在进入起点行驶路径Ln与初期转弯路径C1之间计算预备路径Lad。若计算出预备路径Lad，则进入路径Lin延长预备路径Lad的长度大小。
在路径间隔比图7、图9的例子长的情况下，若采用初期转弯路径C1与后期转弯路径C2直接相连的转弯路径，则初期转弯路径C1的半径R变得非常大。因此，初期转弯路径C1的起始端将较深地进入到进入起点行驶路径Ln，在该转弯行驶时，联合收割机的行驶装置11将会辗轧种植谷秆。为了避免这种情况，如图8、图10所示，在初期转弯路径C1的后端侧计算出与后期转弯路径C2相连的直线状的中间路径Lmid。
如此，从进入起点行驶路径Ln转弯进入至进入目标行驶路径Lm时所使用的转弯路径可根据路径间隔D、联合收割机规格(收获宽度、转弯性能)及田地特性(打滑难易度、凹凸的水平)、转弯行驶可用的空间而适当选择(图7至图10所示的四个转弯模式中的一个)。在即使通过这些转弯模式也不能转弯的情况下，选择图5中所示的阿尔法模式。
图11示出了联合收割机的控制系统。联合收割机的控制系统包括由经由车载LAN连接的多个被称作ECU的电子控制单元构成的控制装置5以及与控制装置5进行信号通信、数据通信的各种输入输出设备。
控制装置5作为输入输出接口，具备输出处理部58与输入处理部57。输出处理部58经由设备驱动器65与各种动作设备70连接。作为动作设备70，有与行驶相关的设备即行驶设备组71和与作业相关的设备即作业设备组72。行驶设备组71中例如包含发动机设备、变速设备、制动设备、转向设备等。作业设备组72中包含收获作业装置(图1所示的收获部15、脱粒装置13、输送装置16、谷粒排出装置18等)中的控制设备。
在输入处理部57连接有行驶状态传感器组63、作业状态传感器组64、行驶操作单元90等。行驶状态传感器组63中包含车速传感器、发动机转速传感器、驻车制动检测传感器、变速位置检测传感器、转向位置检测传感器等。作业状态传感器组64中包含检测上述收获作业装置的驱动状态、姿态的传感器以及检测谷秆、谷粒的状态的传感器。
行驶操作单元90是由驾驶员手动操作且其操作信号被输入到控制装置5的操作件的通称。行驶操作单元90中包含作为变速杆的主变速杆91、转向杆92、构成为模式切换开关93的模式操作件、自动行驶操作件94等。模式切换开关93具有将用于切换自动驾驶与手动驾驶的指令向控制装置5送出的功能。自动行驶操作件94通过驾驶员的操作输出自动行驶进入请求。
报告器件62是用于向驾驶员等报告与作业状态、行驶状态相关的警告的器件，有蜂鸣器、灯等。注意，通用终端4也作为通过在触摸面板40上进行显示而向驾驶员等报告作业状态、行驶状态、各种信息的器件发挥功能。
该控制装置5还通过车载LAN而与通用终端4连接。通用终端4是具备触摸面板40的平板计算机。通用终端4具有输入输出控制部41、作业行驶管理部42、行驶路径计算部43、转弯路径计算部44。输入输出控制部41具备使用触摸面板40构建图形界面的功能、以及通过远程地的计算机、无线线路、因特网而进行数据交换的功能。
作业行驶管理部42具备行驶轨迹计算部421、作业区域确定部422与排出位置设定部423。行驶轨迹计算部421基于从控制装置5赋予的本车位置计算行驶轨迹。作业区域确定部422如图2所示，基于通过使联合收割机在田地的外周区域SA进行数圈环绕收割行驶而获得的行驶轨迹，将田地区分为外周区域SA与未作业区域CA。通过外周区域SA的最外线计算与田地的田埂之间的分界线，通过外周区域SA的最内线计算将要进行自动行驶的未作业区域CA。排出位置设定部423设定在谷粒箱14装满的情况下利用谷粒排出装置18将谷粒箱14的谷粒向运输车CV排出时的联合收割机的排出停车位置。排出停车位置被设定于通过环绕收割行驶而在田地的外周侧形成的外周区域SA，并且是多边形状的外周区域SA的角部以外的场所。
行驶路径计算部43对由作业区域确定部422确定的未作业区域CA计算自动行驶用的行驶路径。如果由驾驶员输入了外周区域SA的手动行驶已经结束这一情况，则在所选择的行驶模式下自动地进行路径计算。
行驶路径计算部43基于收获部15的收获宽度(作业宽度)和重叠值来确定邻接行驶路径的间隔(路径间隔)。而且，行驶路径计算部43利用使用图4说明的算法，计算直行用的行驶路径。
转弯路径计算部44计算U形转弯式的转弯路径、图5所示的阿尔法转弯式的转弯路径。特别是，为了计算使用图7至图10说明的转弯路径，具备初期转弯路径计算部441、后期转弯路径计算部442、进入路径计算部443、预备路径计算部444、中间路径计算部445。
后期转弯路径计算部442计算具有通过对触摸面板40的输入操作而预先设定的联合收割机的使用转弯半径的90度圆弧，将其作为后期转弯路径C2。此时，进入路径计算部443使用计算出的后期转弯路径C2，计算出为了高精度地进入到进入目标行驶路径Lm所需的进入路径的长度。初期转弯路径计算部441计算出跟在沿着进入起点行驶路径Ln的行驶之后的初期转弯行驶所用的初期转弯路径C1。此时，作为初期转弯路径C1的半径，使用比后期转弯路径C2的半径大的值。后期转弯路径C2的半径所对应的初期转弯路径C1的半径优选被表格化。基于计算出的初期转弯路径C1和后期转弯路径C2以及进入起点行驶路径Ln与进入目标行驶路径Lm之间的路径间隔，中间路径计算部445计算出直线状的中间路径Lmid的必要长度。而且，预备路径计算部444基于当前的联合收割机的收获宽度、行驶装置11的规格和初期转弯路径C1的半径，计算预备路径Lad的必要长度。
在利用转弯路径计算部44计算转弯路径的过程中，如果中间路径Lmid与预备路径Lad的必要长度为零，则计算出图7所示的转弯路径。如果仅预备路径Lad的必要长度为零，则计算出图8所示的转弯路径。如果仅中间路径Lmid的必要长度为零，则计算出图9所示的转弯路径。如果中间路径Lmid与预备路径Lad的必要长度不为零，则计算出图10所示的转弯路径。
控制装置5具备本车位置计算部50、手动行驶控制部51、自动行驶控制部52、行驶路径设定部53、作业控制部54、报告部59。
本车位置计算部50基于从卫星定位单元81依次发送来的定位数据，以地图坐标(或者田地坐标)的形式计算本车位置。本车位置计算部50也能够使用来自惯性导航单元82的位置矢量和行驶距离计算本车位置。本车位置计算部50还能够将来自卫星定位单元81以及惯性导航单元82的信号组合在一起来计算本车位置。而且，本车位置计算部50也能够根据经时的本车位置计算机体10的行进方向即机体10的朝向。
报告部59基于来自控制装置5的各功能部的指令等生成报告数据，并赋予到报告器件62。在利用模式切换开关93将行驶模式切换为自动行驶模式的情况下，控制装置5基于预先设定的自动行驶许可条件判定自动行驶的许可与否，在该判定结果为许可的情况下，将自动行驶开始指令赋予到自动行驶控制部52。
手动行驶控制部51以及自动行驶控制部52具有发动机控制功能、转向控制功能、车速控制功能等，对行驶设备组71赋予行驶控制信号。作业控制部54为了控制收获作业装置的动作而对作业设备组72赋予作业控制信号。
该联合收割机能够以自动驾驶和手动驾驶这两种方式进行行驶，自动驾驶是通过自动行驶进行收获作业的驾驶，手动驾驶是通过手动行驶进行收获作业的驾驶。在设定了自动行驶模式的情况下，行驶路径设定部53从通用终端4接收由行驶路径计算部43计算出的行驶路径以及由转弯路径计算部44计算出的转弯路径，适时地将其设定为成为自动转向目标的行驶路径以及转弯路径。自动行驶控制部52为了进行自动转向，生成转向控制信号，以消除由行驶路径设定部53设定的行驶路径及转弯路径与由本车位置计算部50计算出的本车位置之间的方位偏移及位置偏移。而且，自动行驶控制部52基于提前设定的车速值而生成与车速变更相关的控制信号。
在选择了手动行驶模式的情况下，若基于驾驶员的操作将手动操作信号发送到了手动行驶控制部51，则手动行驶控制部51生成控制信号，控制行驶设备组71，由此实现手动驾驶。注意，即使是手动驾驶，也能够将由行驶路径设定部53设定的行驶路径及转弯路径用于引导联合收割机沿该行驶路径及转弯路径行驶。
〔第一实施方式的其他实施方式〕
(1)在上述实施方式中，转弯路径计算部44构成为，若确定了进入起点行驶路径Ln与进入目标行驶路径Lm，则计算初期转弯路径C1、后期转弯路径C2、中间路径Lmid、预备路径Lad。取代于此，转弯路径计算部44也可以采用如下结构：将初期转弯路径C1、后期转弯路径C2、中间路径Lmid、预备路径Lad的各计算功能表格化，若输入了所确定的进入起点行驶路径Ln以及进入目标行驶路径Lm的数据，则导出初期转弯路径C1、后期转弯路径C2、中间路径Lmid、预备路径Lad的数据。
(2)图11所示的各功能部主要是以说明目的而区分的。实际上，各功能部也可以与其他功能部合并，或者也可以分为多个功能部。例如，构建于通用终端4的功能部也可以局部或全部组装于控制装置5。
(3)在上述实施方式中，环绕收割行驶通过手动行驶来进行，但在第2周之后，也可以局部地、特别是对于直线状的行驶采用自动行驶。
(4)在上述实施方式中，说明了用于田地作业车的自动转向系统。然而，也可以将上述实施方式中的各功能部构成为自动转向程序。而且，也可以将上述实施方式中的各功能部所进行的处理构成为自动转向方法。
(5)另外，也可以将这种自动转向程序记录于记录介质。
(6)在上述实施方式中，示出了应用于全喂入型的联合收割机的情况，但本发明也能够用于半喂入型的联合收割机。另外，也能够用于玉米收获机、马铃薯收获机、胡萝卜收获机、甘蔗收获机等各种收获机。
〔第二实施方式〕
以下，参照图12～图23对第二实施方式进行说明。
接下来，作为本发明的、能够进行自动驾驶与手动驾驶的收获机的一个例子，列举全喂入型的联合收割机来进行说明。注意，在本说明书中，只要没有特别说明，“前”(图12所示的箭头F的方向)的意思是机体前后方向(行驶方向)上的前方，“后”(图12所示的箭头B的方向)的意思是机体前后方向(行驶方向)上的后方。另外，左右方向或者横向的意思是与机体前后方向正交的机体横截方向(机体宽度方向)。“上”(图12所示的箭头U的方向)以及“下”(图12所示的箭头D的方向)为机体210的铅垂方向(垂直方向)上的位置关系，示出离地高度的关系。
如图13所示，该联合收割机具备机体210、履带式的行驶装置211、驾驶部212、脱粒装置213、谷粒箱214、收获部215、输送装置216、谷粒排出装置218、本车位置检测模块280。
行驶装置211配备于机体210的下部。联合收割机构成为能够通过行驶装置211自行行驶。驾驶部212、脱粒装置213、谷粒箱214配备于行驶装置211的上侧，构成了机体210的上部。驾驶联合收割机的驾驶员以及监视联合收割机的作业的监视员能够搭乘于驾驶部212。注意，监视员也可以从联合收割机的机外监视联合收割机的作业。
谷粒排出装置218设于谷粒箱214的上侧。另外，本车位置检测模块280安装于驾驶部212的上表面。
收获部215在联合收割机中配备于前部。而且，输送装置216设于收获部215的后侧。另外，收获部215具有切断机构215a以及卷筒215b。切断机构215a割取田地的植立谷秆。另外，卷筒215b一边进行旋转驱动一边耙拢收获对象的植立谷秆。通过该结构，收获部215收获田地的谷物(农作物的一种)。而且，联合收割机能够进行作业行驶：一边通过收获部215收获田地的谷物，一边通过行驶装置211进行行驶。
由切断机构215a割取的割取谷秆被输送装置216向脱粒装置213输送。在脱粒装置213中，割取谷秆被进行脱粒处理。通过脱粒处理获得的谷粒被存储于谷粒箱214。存储于谷粒箱214的谷粒根据需要由谷粒排出装置218排出到机外。
另外，在驾驶部212配置有通用终端204。在本实施方式中，通用终端204固定于驾驶部212。然而，本发明并不限定于此，通用终端204也可以构成为能够相对于驾驶部212装卸，通用终端204还可以被带出到联合收割机的机外。
如图13所示，该联合收割机在田地中沿所设定的行驶路径进行自动行驶。为此，需要本车位置的信息。本车位置检测模块280包含卫星定位单元281与惯性导航单元282。卫星定位单元281接收作为从人工卫星GS发送来的位置信息的GNSS(global navigationsatellite system：全球导航卫星系统)信号(包含GPS信号)，并输出用于计算本车位置的定位数据。惯性导航单元282组装有陀螺仪加速度传感器及磁方位传感器，输出表示瞬间的行驶方向的位置矢量。惯性导航单元282用于补充卫星定位单元281的本车位置计算。惯性导航单元282也可以配置于与卫星定位单元281不同的场所。
通过该联合收割机在田地中进行收获作业的情况下的顺序如以下所说明。
首先，驾驶员兼监视员以手动方式操作联合收割机，如图13所示，在田地内的外周部分一边沿田地的分界线进行环绕收割行驶一边进行收获。通过环绕收割行驶成为己收割区域(已作业区域)的区域被设定为外周区域SA。而且，在外周区域SA的内侧仍作为未收割地(未作业地)而残留下来的内部区域是未作业区域CA，被设定为今后的作业对象区域。在该实施方式中，以未作业区域CA成为四边形的方式进行环绕收割行驶。当然，也可以采用三角形、五边形以上的多边形的未作业区域CA。
另外，此时，为了以某种程度宽阔地确保外周区域SA的宽度，驾驶员使联合收割机行驶2～3周。该行驶中，联合收割机每行驶1周，外周区域SA的宽度就扩大联合收割机的作业宽度大小。若该2～3周的行驶结束，则外周区域SA的宽度为联合收割机的作业宽度的2～3倍左右的宽度。注意，环绕收割并不局限于2～3周，也可以是1周，还可以是4周以上。
当在作为作业对象区域的未作业区域CA中进收获行驶行时，外周区域SA被用作联合收割机进行方向转换所用的空间。另外，在暂时结束收获行驶并向谷粒的排出场所移动时、或者在向燃料的补给场所移动时等，外周区域SA也被用作移动用的空间。
注意，图13所示的运输车CV能够收集并运输联合收割机从谷粒排出装置218排出的谷粒。在排出谷粒时，联合收割机在移动到运输车CV的附近之后，利用谷粒排出装置218将谷粒向运输车CV排出。
若制作了表示未作业区域CA的形状的内侧地图数据，则通过由自动行驶和转弯转移行驶组成的收获行驶来割取未作业区域CA的种植谷秆，自动行驶是沿着基于该内侧地图数据计算的线状(直线或曲线)的作业行驶路径的行驶，转弯转移行驶是用于从一个作业行驶路径移至接下来的作业行驶路径的行驶。注意，用于转弯转移行驶的行驶路径被称作转弯转移路径。在收获行驶中使用的行驶模式是：往复行驶模式，其为利用U形转弯将多个平行的作业行驶路径连接而行驶的模式(图14所示)；漩涡行驶模式，其为沿未作业区域CA的外缘以漩涡状行驶的模式(图15所示)。
在图14所示的往复行驶模式中，联合收割机以利用作为转弯行驶的U形转弯行驶将与未作业区域CA的一边平行的行驶路径连接的方式进行行驶。U形转弯行驶中，有跨越一个以上的行驶路径的普通U形转弯和将邻接的行驶路径连接的折返转弯。普通U形转弯是包含两个前进90度转弯与直行的180度转弯，也有省略直行的情况。折返转弯是使用了前进90度转弯、后退与前进90度转弯的180度方向转换。
在图15所示的漩涡行驶模式中，联合收割机朝向中心如漩涡那样进行绕圈行驶，该绕圈行驶是一边利用转弯行驶路径将与未作业区域CA的外形类似的作业行驶路径连接一边进行的行驶。在各绕圈行驶中的角部处的转弯中使用了被称作阿尔法转弯的转弯，该阿尔法转弯使用了直行、后退转弯与前进转弯。注意，在作业中途，也能够从漩涡行驶模式变更为往复行驶模式，或者从往复行驶模式变更为漩涡行驶模式。
为了使用往复行驶模式在未作业区域CA中进行自动行驶而使用的行驶路径是基于内侧地图数据以如下方式计算的。如图16以及图17所示，根据内侧地图数据规定由第一边S1、第二边S2、第三边S3、第四边S4构成的四边形的未作业区域CA。第一边S1是该未作业区域CA的长边，该第一边S1被选作基准边S1。计算与该基准边S1平行且在与基准边S1相距作业宽度(割取宽度)的一半的内侧位置处通过的线，将该线作为初期基准线L1。该初期基准线L1与最初行驶的行驶路径对应。注意，在采用首先对未作业区域CA进行中间分割的收获行驶的情况下，作为初期基准线L1，计算与基准边S1平行且在进一步远离基准边S1的距离(作业宽度的一半+作业宽度的整数倍)处通过的线作为初期基准线L1。
在采用进行180度转弯(U形转弯)所需的空间小的折返转弯作为转弯转移行驶的情况下，如图16所示，与初期基准线L1平行地以作业宽度的间隔计算经由U形转弯与初期基准线L1依次相连的基准线L2、L3……。这些基准线L1、L2、L3……与直行行驶用的作业行驶路径对应。
在采用了进行U形转弯所需的空间比折返转弯大的普通U形转弯作为转弯转移行驶的情况下，与初期基准线L1平行地以作业宽度的多倍(在图6中是3倍)的间隔计算经由U形转弯与初期基准线L1相连的接下来的基准线L2。如图17所示，以相同的方法计算出接下来的基准线L3。如此，考虑普通U形转弯所需的空间，依次计算出基准线。这些基准线L1、L2、L3……与直行行驶用的作业行驶路径对应。
另外，在图16以及图17中，未作业区域CA的形状为四边形，但即使其是三角形、五边形等其他多边形，只要选择基准边S1，就能够通过相同的方法依次计算行驶路径。
在选择了漩涡行驶模式的情况下，基于内侧地图数据以如下方式计算用于自动行驶的作业行驶路径。如图18所示，作为该未作业区域CA的长边(在漩涡行驶模式下，也可以是短边)的第一边S1被选作基准边S1。计算与该基准边S1平行且在与基准边S1相距作业宽度(割取宽度)的一半的内侧位置处通过的线，将该线作为基准线L1。该基准线L1是成为自动行驶的最初的作业行驶路径的初期基准线。而且，计算在联合收割机的行进方向上与邻接于基准边S1的第二边S2平行且在与第二边S2相距作业宽度(割取宽度)的一半的内侧位置处通过的线作为下一基准线L2，成为最初的作业行驶路径的接下来的自动行驶的目标的下一作业行驶路径。最初的作业行驶路径与下一作业行驶路径由阿尔法转弯(特殊转弯)相连，该阿尔法转弯(特殊转弯)实现基准边S1与第二边S2所成的角度的机体转弯。同样，还依次计算出再接下来的基准线L3。这些基准线L1、L2、L3……与直行行驶用的作业行驶路径对应。
在实际的田地中的收获作业中，如图19所示，混合存在往复行驶模式与漩涡行驶模式的情况并不少见。在图19的例子中，若联合收割机进入了田地(#a)，则通过手动转向进行环绕收割行驶，在田地的最外周侧形成作为已作业区域的外周区域SA(#b)。如果通过该环绕收割行驶形成的外周区域SA达到了能够通过阿尔法转弯进行方向转换的大小，则对未作业区域CA设定漩涡行驶模式，进行漩涡行驶(#c)。在该漩涡行驶中，至少直行能够通过自动转向来进行自动行驶。漩涡行驶进行至未作业区域CA达到能够进行往复行驶模式中的转弯转移行驶(普通U形转弯、折返转弯)的大小为止(#d)。接下来，对于未作业区域CA，设定以往复行驶模式覆盖未作业区域CA的作业行驶路径(#e)。通过沿设定好的作业行驶路径重复进行往复行驶，完成田地的收获作业(#f)。
该联合收割机一边使收获宽度的端部重叠一边沿行驶路径进行自动行驶。因此，如图20示意地表示，平行排列的行驶路径的路径间隔可基于收获部215的收获宽度和被设定为吸收自动转向的误差以便不产生收割残留的重叠值来确定。若将收获宽度设为W，将重叠值设为OL，则路径间隔D为W－OL。若设定了重叠值，则允许收获部215的左右方向的位置偏移的允许位置偏移范围在左右方向上分别为重叠值的一半。
若设定了规定的重叠值，则决定允许位置偏移范围。如图21示意地表示，重叠值越大，允许位置偏移范围越大。如果允许位置偏移范围变大，则能够降低转向控制的精度。因此，在该实施方式中，以如果重叠值变大则偏差不灵敏区变宽的方式，基于重叠值改变偏差不灵敏区。偏差不灵敏区指的是将左右方向各自的横向位置偏移(横向位置偏差)设为无效，不进行消除该位置偏差的转向控制的范围。因而，偏差不灵敏区宽度Z由重叠值OL的函数F求出，能够表现为Z＝F(OL)。该函数F优选的是预先被表格化。该函数F无需是连续的函数，也可以是阶梯状的函数。
如图22所示，在从转弯转移行驶进入下一行驶路径即进入目标行驶路径TL时，在本车位置与进入目标行驶路径TL之间的进入偏差较大的情况下，停止该进入并暂时后退，在改变本车位置之后尝试再次进入。该进入偏差包含机体210从进入目标行驶路径TL的起点进入了规定距离内时的机体210相对于进入目标行驶路径TL的横向偏移、和联合收割机的行进方向的朝向与进入目标行驶路径TL之间的方位偏移即进入角度θ。在机体210从进入目标行驶路径TL的起点进入了规定距离内的情况下，该横向偏移不会那么大，因此在该实施方式中，仅将进入角度θ作为进入偏差来处理。当然，也可以将横向偏移与进入角度θ这两者作为进入偏差来处理。
在机体210接近了进入目标行驶路径的起始端，但进入角度θ仍然超过作为禁止进入的禁止偏差的极限角度θL的情况下，中止该进入，进行进入的重试。在该重试中，暂时后退以使机体210的朝向与进入目标行驶路径的朝向一致，之后切换成前进，向进入目标行驶路径TL进行进入行驶。
在该实施方式中，构成为若重叠值OL变大从而允许位置偏移范围变大，则极限角度θL也变大。即，极限角度θL由重叠值OL的函数G求出，能够表现为θL＝G(OL)。该函数G无需是连续的数，也可以是阶梯状的函数。
图23示出了联合收割机的控制系统。联合收割机的控制系统包括由经由车载LAN连接的多个被称作ECU的电子控制单元构成的控制装置205以及与控制装置205进行信号通信、数据通信的各种输入输出设备。
控制装置205作为输入输出接口，具备输出处理部258与输入处理部257。输出处理部258经由设备驱动器265与各种动作设备270连接。作为动作设备270，有与行驶相关的设备即行驶设备组271和与作业相关的设备即作业设备组272。行驶设备组271中例如包含发动机设备、变速设备、制动设备、转向设备等。作业设备组272中包含收获作业装置(图12所示的收获部215、脱粒装置213、输送装置216、谷粒排出装置218等)中的控制设备。
在输入处理部257连接有行驶状态传感器组263、作业状态传感器组264、行驶操作单元290等。行驶状态传感器组263中包含车速传感器、发动机转速传感器、驻车制动检测传感器、变速位置检测传感器、转向位置检测传感器等。作业状态传感器组264中包含检测收获作业装置的驱动状态、姿态的传感器以及检测谷秆、谷粒的状态的传感器。
行驶操作单元290是由驾驶员手动操作且其操作信号被输入到控制装置205的操作件的通称。行驶操作单元290中包含作为变速杆的主变速杆291、转向杆292、构成为模式切换开关293的模式操作件、自动行驶操作件294等。模式切换开关293具有将用于切换自动驾驶与手动驾驶的指令向控制装置205送出的功能。自动行驶操作件294通过驾驶员的操作输出自动行驶进入请求。
报告器件262是用于向驾驶员等报告与作业状态、行驶状态相关的警告的器件，有蜂鸣器、灯等。注意，通用终端204也作为通过在触摸面板240上进行显示而向驾驶员等报告作业状态、行驶状态、各种信息的器件发挥功能。
该控制装置205还通过车载LAN而与通用终端204连接。通用终端204是具备触摸面板240的平板计算机。通用终端204具有输入输出控制部241、作业行驶管理部242、收获行驶方式选择部243、行驶路径计算部244、重叠值设定部245。输入输出控制部241中还具备使用触摸面板240构建图形界面的功能、以及与远程地的计算机通过无线线路、因特网进行数据交换的功能。
作业行驶管理部242具备行驶轨迹计算部2421、作业区域确定部2422与排出位置设定部2423。行驶轨迹计算部2421基于从控制装置205赋予的本车位置计算行驶轨迹。作业区域确定部2422如图13所示，基于通过使联合收割机在田地的外周区域SA进行数圈环绕收割行驶而获得的行驶轨迹，将田地区分为外周区域SA与未作业区域CA。通过外周区域SA的最外线计算与田地的田埂之间的分界线，通过外周区域SA的最内线计算将要进行自动行驶的未作业区域CA。排出位置设定部2423设定在谷粒箱214装满的情况下利用谷粒排出装置218将谷粒箱214的谷粒向运输车CV排出时的联合收割机的排出停车位置。排出停车位置被设定于通过环绕收割行驶而在田地的外周侧形成的外周区域SA，并且是多边形状的外周区域SA的角部以外的场所。
收获行驶方式选择部243由驾驶员、作业管理员人为地选择收获行驶方式，或者基于输入的数据自动地选择收获行驶方式。收获行驶方式中包含行驶模式的种类(往复行驶模式或漩涡行驶模式)以及转弯转移行驶的种类(普通U形转弯、折返转弯、阿尔法转弯)。而且，为了确定收获行驶方式的详细的控制参数而考虑的数据是田地属性数据(面积、土壤硬度、倾斜度、滑动度等)、收获农作物数据(稻、小麦、大麦等)、作业装置数据(收获宽度、收获车速等)、机体数据(最小转弯半径等)。使这些数据显示于触摸面板240，驾驶员等能够一边观看这些数据一边手动选择所希望的收获行驶方式。另外，收获行驶方式选择部243也可以基于这些数据自动地选择适当的收获行驶方式。该收获行驶方式的选择不仅能够在作业开始时进行，也能够在作业的中途进行。
行驶路径计算部244对由作业区域确定部2422确定的未作业区域CA计算自动行驶用的行驶路径。如果由驾驶员输入了外周区域SA的手动行驶已经结束这一情况，则在所选择的行驶模式下自动地进行路径计算。
行驶路径计算部244基于收获部215的收获宽度(作业宽度)和由重叠值设定部245设定的重叠值来确定邻接行驶路径的间隔(路径间隔)。而且，行驶路径计算部244利用使用图16～图18说明的算法来计算行驶路径。
重叠值设定部245具有根据由收获行驶方式选择部243选择的收获行驶方式确定并设定重叠值的功能、以及设定由驾驶员、管理员等人为输入的重叠值的功能。
控制装置205具备本车位置计算部250、手动行驶控制部251、自动行驶控制部252、行驶路径设定部253、控制指令生成部254、进入偏差计算部255、作业控制部256、报告部259。
本车位置计算部250基于从卫星定位单元281依次发送来的定位数据，以地图坐标(或者田地坐标)的形式计算本车位置。本车位置计算部250也能够使用来自惯性导航单元282的位置矢量和行驶距离来计算本车位置。本车位置计算部250还能够将来自卫星定位单元281以及惯性导航单元282的信号组合在一起来计算本车位置。而且，本车位置计算部250也能够根据经时的本车位置计算机体210的行进方向即机体210的朝向。
报告部259基于来自控制装置205的各功能部的指令等生成报告数据，并赋予到报告器件262。在利用模式切换开关293将行驶模式切换为自动行驶模式的情况下，控制装置205基于预先设定的自动行驶许可条件判定自动行驶的许可与否，在该判定结果为许可的情况下，将自动行驶开始指令赋予到自动行驶控制部252。
手动行驶控制部251以及自动行驶控制部252具有发动机控制功能、转向控制功能、车速控制功能等，对行驶设备组271赋予行驶控制信号。作业控制部256为了控制收获作业装置的动作而对作业设备组272赋予作业控制信号。
该联合收割机能够以自动驾驶和手动驾驶这两种方式进行行驶，自动驾驶是通过自动行驶进行收获作业的驾驶，手动驾驶是通过手动行驶进行收获作业的驾驶。在设定了自动行驶模式的情况下，行驶路径设定部253从通用终端204接收由行驶路径计算部244计算出的行驶路径，适时地将其设定为成为自动转向目标的行驶路径。自动行驶控制部252为了进行自动转向，生成转向控制信号，以消除由行驶路径设定部253设定的行驶路径与由本车位置计算部250计算出的本车位置之间的方位偏移及位置偏移。而且，自动行驶控制部252基于提前设定的车速值而生成与车速变更相关的控制信号。此时，在自动行驶控制部252中设定有使用图21说明的偏差不灵敏区，如果计算出的位置偏移在偏差不灵敏区的宽度内，则不进行修正位置偏移的控制。偏差不灵敏区的宽度与重叠值的增减对应地变更。
进入偏差计算部255基于从本车位置计算部250发送来的本车方位计算使用图22说明的进入角度θ，将其作为想要通过转弯行驶而进入的下一行驶路径即进入目标行驶路径TL与机体210的朝向之间的进入偏差。
控制指令生成部254基于行驶路径与本车位置之间的偏差以及重叠值来生成控制指令。在控制指令生成部254中设定有使用图22说明的作为禁止偏差的极限角度θL。在该实施方式中，由控制指令生成部254生成的控制指令为如下两个指令。
(1)其中的一个控制指令是与重叠值的增减对应地改变在自动行驶控制部252中设定的偏差不灵敏区的宽度的指令，其被赋予到自动行驶控制部252。根据该控制指令，如果重叠值变大，则偏差不灵敏区的宽度变宽，如果重叠值变小，则偏差不灵敏区的宽度变窄。
(2)另一个控制指令是在由进入偏差计算部255计算出的进入角度θ超过了极限角度θL的情况下使向作为接下来即将行驶的行驶路径的进入目标行驶路径TL的进入中止的指令(进入中止指令)、以及重新进行该进入的重试指令，其被赋予到自动行驶控制部252。
在选择了手动行驶模式的情况下，若基于驾驶员的操作将手动操作信号发送到了手动行驶控制部251，则手动行驶控制部251生成控制信号，控制行驶设备组271，由此实现手动驾驶。注意，即使是手动驾驶，也能够将由行驶路径设定部253设定的行驶路径用于引导联合收割机沿该行驶路径行驶。另外，由控制指令生成部254生成的控制指令也可以被用于手动行驶控制部251的转向控制。
〔第二实施方式的其他实施方式〕
(1)重叠值也可以不以田地为单位进行设定，而是在结束田地的一部分的收获作业之后、换句话说是在沿着规定的行驶路径组的局部收获作业结束之后，改变重叠值。此时，基于新的重叠值使在该时刻设定于未作业区域CA的行驶路径移位。
(2)图23所示的各功能部主要是以说明目的而区分的。实际上，各功能部也可以与其他功能部合并，或者也可以分为多个功能部。例如，构建于通用终端204的功能部也可以局部或全部组装于控制装置205。
(3)在上述实施方式中，环绕收割行驶通过手动行驶来进行，但在第2周之后，也可以局部地、特别是对于直线状的行驶采用自动行驶。
(4)在上述实施方式中，说明了一边使收获宽度的端部重叠一边沿在田地内设定的行驶路径进行自动行驶的收获机。然而，也可以将上述实施方式中的各功能部构成为用于所述收获机的自动转向程序。而且，也可以将上述实施方式中的各功能部所进行的处理构成为自动转向方法。
(5)另外，也可以将这种自动转向程序记录于记录介质。
(6)在上述实施方式中，示出了应用于全喂入型的联合收割机的情况，但本发明也能够用于半喂入型的联合收割机。另外，也能够用于玉米收获机、马铃薯收获机、胡萝卜收获机、甘蔗收获机等各种收获机。
附图标记说明
10：机体
11：行驶装置
4：通用终端
40：触摸面板
41：输入输出控制部
42：作业行驶管理部
421：行驶轨迹计算部
422：作业区域确定部
43：行驶路径计算部
44：转弯路径计算部
441：初期转弯路径计算部
442：后期转弯路径计算部
443：进入路径计算部
444：预备路径计算部
445：中间路径计算部
5：控制装置
50：本车位置计算部
51：手动行驶控制部
52：自动行驶控制部
53：行驶路径设定部
80：本车位置检测模块
C1：初期转弯路径
C2：后期转弯路径
CA：未作业区域
Lad：预备路径
Lin：进入路径
Lm：进入目标行驶路径
Lmid：中间路径
Ln：进入起点行驶路径
r：半径
R：半径
204：通用终端
205：控制装置
210：机体
242：作业行驶管理部
2421：行驶轨迹计算部
2422：作业区域确定部
2423：排出位置设定部
243：收获行驶方式选择部
244：行驶路径计算部
245：重叠值设定部
250：本车位置计算部
251：手动行驶控制部
252：自动行驶控制部
253：行驶路径设定部
254：控制指令生成部
255：进入偏差计算部
280：本车位置检测模块
281：卫星定位单元
CA：未作业区域
CV：运输车
D：箭头
F：箭头
GS：人工卫星
TL：进入目标行驶路径(行驶路径)
θ：进入角度
θL：极限角度

Claims (26)

1.一种自动转向系统，该自动转向系统用于田地作业车，该田地作业车通过自动行驶从进入起点行驶路径经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径，其中，所述自动转向系统具备：
初期转弯路径计算部，其计算跟在沿着所述进入起点行驶路径的行驶之后的初期转弯行驶所用的初期转弯路径；
后期转弯路径计算部，其计算跟在沿着所述初期转弯路径的行驶之后的后期转弯行驶所用的后期转弯路径；
进入路径计算部，其计算将所述后期转弯路径与所述进入目标行驶路径相连的进入路径；
所述初期转弯路径的转弯半径被设定为比所述后期转弯路径的转弯半径大。
2.根据权利要求1所述的自动转向系统，其中，
在所述初期转弯路径的起始端侧，为了避免所述田地作业车在转弯时辗轧农作物而计算沿所述进入起点行驶路径的延伸方向延伸的预备路径。
3.根据权利要求1或2所述的自动转向系统，其中，
所述后期转弯路径为圆弧，
所述初期转弯路径计算部将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述后期转弯路径的切线相切的圆的圆弧而计算出。
4.根据权利要求1或2所述的自动转向系统，其中，
所述后期转弯路径为圆弧，
在所述初期转弯路径的后端侧，计算与所述后期转弯路径相连的直线状的中间路径，
所述初期转弯路径计算部将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述中间路径相切的圆的圆弧而计算出。
5.一种自动转向方法，该自动转向方法用于田地作业车，该田地作业车通过自动行驶从进入起点行驶路径经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径，其中，所述自动转向方法包含：
初期转弯路径计算步骤，其计算跟在沿着所述进入起点行驶路径的行驶之后的初期转弯行驶所用的初期转弯路径；
后期转弯路径计算步骤，其计算跟在沿着所述初期转弯路径的行驶之后的后期转弯行驶所用的后期转弯路径；
进入路径计算步骤，其计算将所述后期转弯路径与所述进入目标行驶路径相连的进入路径；
所述初期转弯路径的转弯半径被设定为比所述后期转弯路径的转弯半径大。
6.根据权利要求5所述的自动转向方法，其中，
在所述初期转弯路径的起始端侧，为了避免所述田地作业车在转弯时辗轧农作物而计算沿所述进入起点行驶路径的延伸方向延伸的预备路径。
7.根据权利要求5或6所述的自动转向方法，其中，
所述后期转弯路径为圆弧，
在所述初期转弯路径计算步骤中，将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述后期转弯路径的切线相切的圆的圆弧而计算出。
8.根据权利要求5或6所述的自动转向方法，其中，
所述后期转弯路径为圆弧，
在所述初期转弯路径的后端侧，计算与所述后期转弯路径相连的直线状的中间路径，
在所述初期转弯路径计算步骤中，将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述中间路径相切的圆的圆弧而计算出。
9.一种自动转向程序，该自动转向程序用于田地作业车，该田地作业车通过自动行驶从进入起点行驶路径经由转弯行驶进入到进入目标行驶路径，其中，所述自动转向程序使计算机实现：
初期转弯路径计算功能，其计算跟在沿着所述进入起点行驶路径的行驶之后的初期转弯行驶所用的初期转弯路径；
后期转弯路径计算功能，其计算跟在沿着所述初期转弯路径的行驶之后的后期转弯行驶所用的后期转弯路径；
进入路径计算功能，其计算将所述后期转弯路径与所述进入目标行驶路径相连的进入路径；
所述初期转弯路径的转弯半径被设定为比所述后期转弯路径的转弯半径大。
10.根据权利要求9所述的自动转向程序，其中，
在所述初期转弯路径的起始端侧，为了避免所述田地作业车在转弯时辗轧农作物而计算沿所述进入起点行驶路径的延伸方向延伸的预备路径。
11.根据权利要求9或10所述的自动转向程序，其中，
所述后期转弯路径为圆弧，
所述初期转弯路径计算功能将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述后期转弯路径的切线相切的圆的圆弧而计算出。
12.根据权利要求9或10所述的自动转向程序，其中，
所述后期转弯路径为圆弧，
在所述初期转弯路径的后端侧，计算与所述后期转弯路径相连的直线状的中间路径，
所述初期转弯路径计算功能将所述初期转弯路径作为与所述进入起点行驶路径的延长线和所述中间路径相切的圆的圆弧而计算出。
13.一种记录介质，该记录介质能够由计算机读取，其中，该记录介质记录有权利要求9至12中任一项所述的自动转向程序。
14.一种收获机，该收获机一边使收获宽度的端部重叠一边沿设定在田地内的行驶路径进行自动行驶，其中，所述收获机具备：
收获行驶方式选择部，其选择收获行驶方式；
重叠值设定部，其设定所述重叠的重叠值；
行驶路径计算部，其根据所述收获行驶方式，以按照根据所述收获宽度和所述重叠值确定的路径间隔覆盖作业对象区域的方式，计算所述行驶路径；
本车位置计算部，其计算本车位置；
控制指令生成部，其基于所述行驶路径与所述本车位置之间的偏差以及所述重叠值生成控制指令；
自动行驶控制部，其基于所述控制指令进行转向控制。
15.根据权利要求14所述的收获机，其中，
所述重叠值设定部根据所述收获行驶方式改变所述重叠值。
16.根据权利要求14或15所述的收获机，其中，
使所述偏差无效的偏差不灵敏区的宽度以与所述重叠值的增大对应地扩大的方式改变。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的收获机，其中，
所述收获机具备进入偏差计算部，该进入偏差计算部计算将要通过转弯行驶而进入的进入目标行驶路径与所述本车位置之间的进入偏差，所述控制指令中包含在所述进入偏差超过禁止偏差的情况下中止向所述进入目标行驶路径进入的进入中止指令，所述禁止偏差根据所述重叠值而改变。
18.一种自动转向方法，该自动转向方法用于收获机，该收获机一边使收获宽度的端部重叠一边沿设定在田地内的行驶路径进行自动行驶，其中，所述自动转向方法包含：
收获行驶方式选择步骤，其选择收获行驶方式；
重叠值设定步骤，其设定所述重叠的重叠值；
行驶路径计算步骤，其根据所述收获行驶方式，以按照根据所述收获宽度和所述重叠值确定的路径间隔覆盖作业对象区域的方式，计算所述行驶路径；
本车位置计算步骤，其计算本车位置；
控制指令生成步骤，其基于所述行驶路径与所述本车位置之间的偏差以及所述重叠值生成控制指令；
自动行驶控制步骤，其基于所述控制指令进行转向控制。
19.根据权利要求18所述的自动转向方法，其中，
在所述重叠值设定步骤中，根据所述收获行驶方式改变所述重叠值。
20.根据权利要求18或19所述的自动转向方法，其中，
使所述偏差无效的偏差不灵敏区的宽度以与所述重叠值的增大对应地扩大的方式改变。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的自动转向方法，其中，
所述自动转向方法包含进入偏差计算步骤，该进入偏差计算步骤计算将要通过转弯行驶而进入的进入目标行驶路径与所述本车位置之间的进入偏差，所述控制指令中包含在所述进入偏差超过禁止偏差的情况下中止向所述进入目标行驶路径进入的进入中止指令，所述禁止偏差根据所述重叠值而改变。
22.一种自动转向程序，该自动转向程序用于收获机，该收获机一边使收获宽度的端部重叠一边沿设定在田地内的行驶路径进行自动行驶，其中，所述自动转向程序使计算机实现：
收获行驶方式选择功能，其选择收获行驶方式；
重叠值设定功能，其设定所述重叠的重叠值；
行驶路径计算功能，其根据所述收获行驶方式，以按照根据所述收获宽度和所述重叠值确定的路径间隔覆盖作业对象区域的方式，计算所述行驶路径；
本车位置计算功能，其计算本车位置；
控制指令生成功能，其基于所述行驶路径与所述本车位置之间的偏差以及所述重叠值生成控制指令；
自动行驶控制功能，其基于所述控制指令进行转向控制。
23.根据权利要求22所述的自动转向程序，其中，
所述重叠值设定功能根据所述收获行驶方式改变所述重叠值。
24.根据权利要求22或23所述的自动转向程序，其中，
使所述偏差无效的偏差不灵敏区的宽度以与所述重叠值的增大对应地扩大的方式改变。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的自动转向程序，其中，
所述自动转向程序包含进入偏差计算功能，该进入偏差计算功能计算将要通过转弯行驶而进入的进入目标行驶路径与所述本车位置之间的进入偏差，所述控制指令中包含在所述进入偏差超过禁止偏差的情况下中止向所述进入目标行驶路径进入的进入中止指令，所述禁止偏差根据所述重叠值而改变。
26.一种记录介质，该记录介质能够由计算机读取，其中，该记录介质记录有权利要求22至25中任一项所述的自动转向程序。
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